宋樹杰 劉玉芳 趙武奇

（陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西西安 710119）

基于服務(wù)國家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求和面向未來發(fā)展的高度，在“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的基礎(chǔ)上，教育部提出了一項持續(xù)深化工程教育改革的重大行動計劃“新工科建設(shè)”[1]。與傳統(tǒng)工科相比，新工科建設(shè)具有鮮明的反映時代特征、內(nèi)涵豐富新穎、多學(xué)科交叉融合、涉及面廣等特點。新工科建設(shè)的基礎(chǔ)是課程建設(shè)，因此對課程教學(xué)要求更高。

“食品物性學(xué)”是陜西師范大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)的必修課程，它是探究食品物理性質(zhì)及其應(yīng)用技術(shù)的一門課程，涉及多個學(xué)科知識領(lǐng)域，是食品加工技術(shù)研究的基礎(chǔ)。其教學(xué)內(nèi)容可分為6個部分：（1）食品主要形態(tài)與物理性質(zhì)；（2）黏性/彈黏性食品的流變特征與食品質(zhì)構(gòu)；（3）顆粒食品的物理與流動特征；（4）食品的熱物性；（5）食品的電特性與光學(xué)特性；（6）物性分析與微觀成像技術(shù)[2]?！笆称肺镄詫W(xué)”教學(xué)目標(biāo)是：掌握食品加工的物理特性與變化規(guī)律及其測定方法，建立食品品質(zhì)客觀評價方法，了解食品物性的應(yīng)用及發(fā)展趨勢，為食品科學(xué)研究及物性改良提供科學(xué)依據(jù)。

“食品物性學(xué)”課程知識較抽象，學(xué)習(xí)中需要結(jié)合物理學(xué)與工程學(xué)知識來理解，需要將理論知識與生產(chǎn)實際相聯(lián)系，以此來提高學(xué)生理解和應(yīng)用知識的能力。成果導(dǎo)向教育（outcomes—based education，OBE）模式是一種主流且先進的教育教學(xué)理念，已成為世界各國工程教育改革與建設(shè)的主流理念及重要的質(zhì)量評價準(zhǔn)則[3]。基于OBE模式構(gòu)建的課程體系，更加注重學(xué)生對知識的理解、能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，而非單純的教學(xué)內(nèi)容，其核心思想是以學(xué)生為中心，以學(xué)習(xí)成果為目標(biāo)。教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的向?qū)ВI(lǐng)學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)，最終實現(xiàn)課堂教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進。

因與新時代的工程教育要求相符，徐彩虹等[4]，通過探索OBE模式探索提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的具體途徑，以完成工程教育改革目標(biāo)，得到了國內(nèi)地方工科院校的廣泛關(guān)注。我校在“食品物性學(xué)”教學(xué)中，通過將OBE模式與“食品物性學(xué)”課程教學(xué)體系緊密融合，持續(xù)改進教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、方法及考核方式等方面，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維、工程素養(yǎng)及實踐能力。

1 基于OBE模式的“食品物性學(xué)”教學(xué)體系改革思路的設(shè)想

基于OBE模式的教學(xué)模式創(chuàng)新與改革的基本理念及主要核心思想如圖1所示。即以教學(xué)產(chǎn)出為中心，完成對其的定義→實現(xiàn)→評估→使用的持續(xù)改進。

基于此研究成果，根據(jù)校食品科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)及“新工科建設(shè)”要求，基于OBE模式的“食品物性學(xué)”課程體系構(gòu)建思路包括以下內(nèi)容：首先，定義教學(xué)產(chǎn)出；其次，根據(jù)教學(xué)產(chǎn)出的目標(biāo)和任務(wù)，反向設(shè)計生成教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法，構(gòu)建基于OBE模式的課程體系結(jié)構(gòu)，保證學(xué)生達到預(yù)期目標(biāo)，滿足“新工科建設(shè)”要求；然后，以教學(xué)目標(biāo)達成度與教學(xué)任務(wù)完成度作為評價指標(biāo)對教學(xué)產(chǎn)出進行評估；最后，利用教學(xué)產(chǎn)出的結(jié)果對該教育模式進行持續(xù)改進，如課程內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)方法改良及考核方式完善等。

圖1 基于OBE模式的教學(xué)模式創(chuàng)新與改革的基本理念

2 基于OBE模式的“食品物性學(xué)”教學(xué)體系改革的實踐

2.1 定義教學(xué)產(chǎn)出，重構(gòu)教學(xué)目標(biāo)

原先“食品物性學(xué)”課程的教學(xué)目標(biāo)只關(guān)注學(xué)生對食品物理性質(zhì)的基本理論學(xué)習(xí)，而缺乏對學(xué)生畢業(yè)要求支撐與支持思想，而利用OBE模式與課程教學(xué)融合的教學(xué)目標(biāo)是根據(jù)學(xué)生畢業(yè)時的學(xué)習(xí)產(chǎn)出要求來設(shè)定的。首先構(gòu)建課程教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生畢業(yè)要求及“新工科建設(shè)”目標(biāo)的內(nèi)在聯(lián)系，以明確課程教學(xué)目標(biāo)在學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)方案中的具體作用，以及在畢業(yè)要求達成方面所作的貢獻。我校食品科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)滿足國家建設(shè)需要的高級食品工程技術(shù)人才，設(shè)計的“食品物性學(xué)”課程與新工科食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)要求的對應(yīng)支撐矩陣如表1所示。

表1 “食品物性學(xué)”對食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)要求的支撐矩陣

根據(jù)表1確定的“食品物性學(xué)”課程教學(xué)目標(biāo)如下：

（1）通過本課程基礎(chǔ)知識及其方法論的學(xué)習(xí)，如實驗研究方法、物性測量方法、物性應(yīng)用技術(shù)等，使學(xué)生具備協(xié)同應(yīng)用數(shù)學(xué)、理科及工科知識的能力。

（2）培養(yǎng)學(xué)生工程觀點，學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)，思路得到有效開拓，知識范圍得到拓寬，創(chuàng)新思維得到啟發(fā)與鍛煉，從而能將課程知識與原理技術(shù)應(yīng)用于食品工程實踐，以設(shè)計新裝備、創(chuàng)制新方法、研究新原理和發(fā)現(xiàn)新途徑。

（3）培養(yǎng)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代資源，針對問題進行資料檢索與總結(jié)、設(shè)計及完成實驗，分析與解釋數(shù)據(jù)的能力。

（4）培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)協(xié)作和有效溝通的能力。

（5）具備食品物性參數(shù)測試設(shè)備的操作及管理能力。

畢業(yè)要求（a）由設(shè)置的教學(xué)目標(biāo)（1）進行支撐，以考查學(xué)生對工程基礎(chǔ)知識基本理論的掌握；畢業(yè)要求（b）、（c）、（d）和（e）由教學(xué)目標(biāo)（2）、（3）進行支撐，教學(xué)目標(biāo)（4）、（5）分別支撐畢業(yè)要求（h）和（i）。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

“食品物性學(xué)”以食品的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)特性理論與其變化規(guī)律及工程研究方法為主要內(nèi)容，同時了解決定物理特性參數(shù)的內(nèi)因及外部環(huán)境條件對這些特征物理參數(shù)的影響及機制，掌握食品物性的變化規(guī)律，特別是基于數(shù)學(xué)方法的描述規(guī)律變化，熟悉運用物性學(xué)知識開展定量檢測以及在食品加工中的應(yīng)用，全面提升學(xué)習(xí)和運用食品工程知識的能力。

根據(jù)OBE教育理念與“食品物性學(xué)”課程融合的目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)需支撐與支持課程教學(xué)目標(biāo)。因此，本課程在保留原有核心內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合食品物性研究前沿趨勢及高新技術(shù)，增加食品工業(yè)生產(chǎn)實際熱點問題，以此豐富課程的教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及發(fā)現(xiàn)與分析解決問題的能力。根據(jù)食品物性學(xué)各章節(jié)內(nèi)容的特點，教學(xué)內(nèi)容可分為食品的形態(tài)與物理性質(zhì)、力學(xué)特性、熱物性、電特性、光學(xué)特性與物性分析技術(shù)等6個部分，如表2所示。

表2 基于OBE模式的“食品物性學(xué)”課程主要內(nèi)容的重組優(yōu)化

2.3 教學(xué)方法的改進

改進教學(xué)方法是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，達成教學(xué)目標(biāo)的重要措施。通過改進可改變原有教學(xué)方法單一而造成的學(xué)生參與度低、學(xué)習(xí)動力不足、課堂不活躍、教學(xué)效果差等缺陷。因此，為了達到較為良好的教學(xué)目標(biāo)，可從學(xué)情出發(fā)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容特點，課堂教學(xué)中采用靈活多樣的教學(xué)方法，如啟發(fā)、案例、項目、問題驅(qū)動等教學(xué)方式，形成活躍的課堂氣氛，提高授課信息量。

啟發(fā)式教學(xué)以學(xué)生思維啟發(fā)為目標(biāo)與核心，可有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識的積極性與主動性。在彈黏性食品的流變特性與食品的介電特性應(yīng)用的教學(xué)任務(wù)中采用了啟發(fā)式教學(xué)方法。

案例教學(xué)法是將食品工業(yè)中加工場景通過特定方法進行展示，主要圍繞教學(xué)目標(biāo)及課程內(nèi)容，將典型化加工場景進行處理，形成學(xué)生分析與學(xué)習(xí)的案例，并經(jīng)過學(xué)生獨立探究及成組研討，建立解決方案，以培養(yǎng)學(xué)生分析及解決實際生產(chǎn)問題的素養(yǎng)及能力[5]。在食品熱擴散系數(shù)和電滲透脫水應(yīng)用的教學(xué)任務(wù)中采用了案例教學(xué)法。

項目教學(xué)法是通過學(xué)生獨立完成項目需求信息的收集、解決方案的設(shè)計、項目實施及最終評價的全過程。學(xué)生根據(jù)老師指導(dǎo)，自主了解并把握所有環(huán)節(jié)的基本要求。項目教學(xué)法可系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的全局意識，加深知識掌握與應(yīng)用。在黏性食品的流變特性與透射電鏡與掃描電鏡技術(shù)的教學(xué)任務(wù)中采用了項目數(shù)學(xué)法。

問題驅(qū)動教學(xué)法是利用學(xué)生的好奇心及探索欲，以問題為起點及核心規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，以探索問題解決方案為設(shè)計教學(xué)過程，可顯著提高學(xué)生課堂參與度及主動性，激發(fā)學(xué)生求知欲及探索思維[6]。

食品物性學(xué)實驗是以食品工業(yè)中常見的食品物料作為原料進行物理性質(zhì)測試，并培養(yǎng)學(xué)生工程能力的實驗課程。采用實驗項目創(chuàng)新性與基礎(chǔ)性并存，且與本專業(yè)相結(jié)合的方式，以解決食品工業(yè)中發(fā)生的實際問題。在獼猴桃的綜合物性測試及其應(yīng)用實驗項目中，將CDIO（CONCEIVE，design，implement，operacte）（構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作）工程教育理念[7]引入到實驗中，學(xué)生自由分組，讓學(xué)生構(gòu)思物料的物性類型并選擇測試方法，然后利用實驗室資源完成綜合物性的測試，以CDIO間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程知識，培養(yǎng)學(xué)生課程知識實際應(yīng)用、工程素養(yǎng)及團隊協(xié)作等能力。

2.4 考核方式的改革

原“食品物性學(xué)”的課程評價方法與OBE模式完全不同，主要以知識獲取量為標(biāo)準(zhǔn)，缺乏對學(xué)生綜合素質(zhì)能力的評價與考核?；贠BE模式的“食品物性學(xué)”教學(xué)評價體系主要評價教學(xué)目標(biāo)的完成度及教學(xué)任務(wù)的掌握度，同時綜合評價學(xué)生的工程素養(yǎng)及解決工程問題的能力，因此需要豐富考核方式，并打通教與學(xué)的反饋通道。如采用多元化考試形式，包括：由原先的期末考試、實驗成績及作業(yè)成績?yōu)橹鳎僭黾幽芰εc素質(zhì)、學(xué)習(xí)態(tài)度，完成考核的平時性評價，促進學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)；完成教學(xué)相長與促進融合；利用微信投票與PPT彈幕小程序，完成教學(xué)效果的實時反饋等。通過改革考核方式，隨時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，及時調(diào)整課程進程及教學(xué)方法。

3 結(jié)語

在“新工科建設(shè)”工程人才培養(yǎng)思想的指導(dǎo)下，將OBE模式融入到“食品物性學(xué)”課程的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、方法及考核方式等方面，完成了課程教學(xué)的改革與實踐，以此提高教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性、前沿性和教學(xué)方法的先進性、互動性。實踐證明，基于OBE模式的“食品物性學(xué)”課程教學(xué)體系改革能增強學(xué)生的主動學(xué)習(xí)意識，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維及實踐能力，對“新工科”背景下創(chuàng)新型工程人才的培養(yǎng)具有重要的推動作用。